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電能質(zhì)量
專家診治

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電力諧波的產(chǎn)生和電力諧波的治理措施

返回列表來源：領(lǐng)步電能質(zhì)量發(fā)布時間：2018-01-19分享加入收藏關(guān)注：-

專家講堂2

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，不斷有新的電力電子裝置和其他非線性負(fù)荷接入電網(wǎng)，電網(wǎng)諧波水平逐年升高，電力諧波導(dǎo)致的各種問題日益突出，已受到供應(yīng)電雙方的高度重視。對電力諧波治理刻不容緩。
用有源濾波器來治理電力諧波的技術(shù)，具有技術(shù)成熟，濾除率高等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已得到廣泛應(yīng)用，是治理電力諧波的有效措施。

一、電力諧波的產(chǎn)生于危害
電力諧波主要由非線性負(fù)荷產(chǎn)生。非線性負(fù)荷吸收的電流與端電壓不成線性關(guān)系，結(jié)果電流發(fā)生波形畸變且導(dǎo)致端電壓波形畸變。這種周期性的畸變波形可按基頻(50Hz)展開成傅里葉級數(shù)形式，其大于基頻的分量即為諧波。

諧波畸變web

產(chǎn)生電力諧波的設(shè)備非常廣泛，主要有變頻調(diào)速器、直流調(diào)速系統(tǒng)、整流設(shè)備、中高頻感應(yīng)加熱設(shè)備、晶閘管溫控加熱設(shè)備、焊接設(shè)備、電弧爐、電力機(jī)車、不間斷電源、計算機(jī)、通訊設(shè)備、音像設(shè)備、充電器、變頻空調(diào)、晶閘管調(diào)光設(shè)備、電子節(jié)能燈等。
諧波的危害主要包括以下幾個方面：

(1)增加電力設(shè)施負(fù)荷，降低系統(tǒng)功率因數(shù)，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的有效容量和效率;

(2)引起無功補(bǔ)償電容器諧振和諧波放大，導(dǎo)致電容器因過電流或過電壓而損壞或無法投入運(yùn)行;

(3)產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩致使電動機(jī)振動，影響產(chǎn)品質(zhì)量和電機(jī)壽命;

(4)由于渦流和集膚效應(yīng)，使電機(jī)、變壓器、輸電線路等產(chǎn)生附加功率損耗而過熱;

(5)增加絕緣介質(zhì)的電場強(qiáng)度，降低設(shè)備使用壽命;

(6)零序諧波電流導(dǎo)致三相四線系統(tǒng)的中線過載，并在三角接法的變壓器繞組內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流;

(7)引起繼電保護(hù)設(shè)施的誤動作，造成繼電保護(hù)等自動裝置工作紊亂;

(8)改變電壓或電流的變化率和峰值，延緩電弧熄滅，影響斷路器的分?jǐn)嗳萘?

(9)使計量儀表特別是感應(yīng)式電能表產(chǎn)生計量誤差;

(10)干擾鄰近的電力電子設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備和通訊設(shè)備，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。

二、電力諧波的標(biāo)準(zhǔn)
為了保證電網(wǎng)和用電設(shè)備的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，目前許多國家、國際組織以及一些大電力公司都制定了相應(yīng)的諧波標(biāo)準(zhǔn)。如關(guān)于公用電網(wǎng)諧波限制的IEEE 519-1992、GB/T 14549-1993，關(guān)于用電設(shè)備諧波電流排放限制的IEC 61000-3-2、IEC 61000-3-4、GB/Z 17625.1-2003、GB/Z 17625.6-2003等等。
雖然各諧波標(biāo)準(zhǔn)都不盡相同，但都是大同小異，且所有標(biāo)準(zhǔn)的都是基于以下三個目的：

(1)將電力系統(tǒng)電流和電壓波形的畸變控制到系統(tǒng)及其所接設(shè)備能夠允許的水平;

(2)以符合用戶需要的電壓波形向用戶供電;

(3)不干擾其它系統(tǒng)(如通訊系統(tǒng))的正常工作。

GB/T14549-1993《電能質(zhì)量—公用電網(wǎng)諧波》是現(xiàn)行電力諧波監(jiān)督管理的國家標(biāo)準(zhǔn)。除要求電網(wǎng)各級電壓的諧波水平不超出國標(biāo)限值外，要求用戶注入公用電網(wǎng)的諧波電流不超出國標(biāo)允許值。否則應(yīng)采取治理措施。

三、治理諧波的方法
諧波治理措施主要有三種：一是主動治理，即從諧波源本身出發(fā)，通過改進(jìn)用電設(shè)備，使其不產(chǎn)生或少產(chǎn)生諧波;二是受端治理，即從受到諧波影響的設(shè)備或系統(tǒng)出發(fā)，提高它們抗諧波干擾能力;三是被動治理，即通過安裝電力濾波器，阻止諧波源產(chǎn)生的諧波注入電網(wǎng)，或者阻止電力系統(tǒng)的諧波流人負(fù)載端。
由于諧波源的廣泛性和復(fù)雜性，主動治理方法受設(shè)備結(jié)構(gòu)、效率、成本、可靠性等因素影響，只能解決部分問題，受端治理方法和被動治理方法仍是目前治理電力諧波問題的主要方法。例如通過串聯(lián)失諧電抗器抑制無功補(bǔ)償電容器導(dǎo)致的諧波共振放大，通過在系統(tǒng)中安裝無源電力濾波器和有源電力濾波器進(jìn)行濾波等等。

無源濾波器
無源濾波器濾波回路主要是由濾波電容器、濾波電抗器串聯(lián)組成，在基波頻率時產(chǎn)生無功功率，根據(jù)要求達(dá)到的功率因數(shù)設(shè)計濾波補(bǔ)償回路的容量和數(shù)量；針對用戶系統(tǒng)專門設(shè)計制造，設(shè)有濾除 5 次、7 次、11 次、13 次等特征諧波支路和高通濾波支路，濾波效果突出。

有源濾波器
有源電力濾波技術(shù)是近幾年針對無源濾波技術(shù)的缺陷而提出的一種諧波治理新技術(shù)。由于其濾波效果好，現(xiàn)已的到了廣泛的應(yīng)用。
APF 根據(jù)電網(wǎng)和負(fù)載性質(zhì)，分別有三相三線系列和三相四線系列有源電力濾波裝置，三相三線系列主要針對整流器、變頻器、大型 UPS、中頻爐、電弧爐等工業(yè)型大容量非線性負(fù)荷，擁有有效的濾波能力，能同時濾除 2～31 次諧波，小于 20ms的響應(yīng)時間，具備一拖四擴(kuò)展功能。適用于各種工況領(lǐng)域，是工業(yè)型大容量非線性負(fù)載諧波治理的理想解決方案。
三相四線系列 APF 適用于商業(yè)建筑電氣系統(tǒng)，由于商業(yè)建筑電氣系統(tǒng)大量使用熒光燈、電腦、UPS、電梯、變頻空調(diào)等設(shè)備，不僅污染電網(wǎng)，而且其產(chǎn)生的三次諧波疊加到中性線上，使中性線發(fā)熱，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)安全。該系列 APF 能徹底消除因三次諧波產(chǎn)生的中性線諧波電流，并消除 2～31 次全部或選定次諧波。該系列 APF 體積小，具備完全的通訊功能，是保障電力系統(tǒng)安全的重要電氣設(shè)備。

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